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自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)性能的分類、問題及測(cè)試方法



自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)由灑水噴頭、報(bào)警閥組、水流報(bào)警裝置（水流指示器或壓力開關(guān)）等組件，以及管道、供水設(shè)施組成，并能在發(fā)生火災(zāi)時(shí)噴水的自動(dòng)滅火系統(tǒng)。由濕式報(bào)警閥組、閉式噴頭、水流指示器、控制閥門、末端試水裝置、管道和供水設(shè)施等組成。系統(tǒng)的管道內(nèi)充滿有壓水，一旦發(fā)生火災(zāi)，噴頭動(dòng)作后立即噴水。
一、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的分類：
依照采用的噴頭分為兩類：采用閉式灑水噴頭的為閉式系統(tǒng)；采用開式灑水噴頭的為開式系統(tǒng)。
1.閉式系統(tǒng)：閉式系統(tǒng)的類型較多，基本類型包括濕式、干式、預(yù)作用及重復(fù)啟閉預(yù)作用系統(tǒng)等。用量最多的是濕式系統(tǒng)。在已安裝的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中，有70%以上為濕式系統(tǒng)。
（1）濕式系統(tǒng)：由濕式報(bào)警閥組、閉式噴頭、水流指示器、控制閥門、末端試水裝置、管道和供水設(shè)施等組成。系統(tǒng)的管道內(nèi)充滿有壓水，一旦發(fā)生火災(zāi)，噴頭動(dòng)作后立即噴水。
（2）干式系統(tǒng)：準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)配水管道內(nèi)充滿用于啟動(dòng)系統(tǒng)的有壓氣體的閉式系統(tǒng)。
（3）預(yù)作用系統(tǒng)：準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)配水管道內(nèi)不充水，由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)開啟雨淋報(bào)警閥后，轉(zhuǎn)換為濕式系統(tǒng)的閉式系統(tǒng)。
2.開式系統(tǒng)：采用開式灑水噴頭的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，包括：雨淋系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)。
（1）雨淋系統(tǒng)：由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)或傳動(dòng)管控制，自動(dòng)開啟雨淋報(bào)警閥和啟動(dòng)供水泵后，向開式灑水噴頭供水的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。亦稱開式系統(tǒng)。
（2）水幕系統(tǒng)：由開式灑水噴頭或水幕噴頭、雨淋報(bào)警閥組或感溫雨淋閥，以及水流報(bào)警裝置（水流指示器或壓力開關(guān)）等組成，用于檔煙阻火和冷卻分隔物的噴水系統(tǒng)。
二、自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)存在問題：
自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的可靠性已毋庸置疑,然而在設(shè)計(jì)施工和運(yùn)行維護(hù)中出現(xiàn)的問題卻影響到滅火的效果。例如在設(shè)計(jì)時(shí),噴頭布置不當(dāng)或者在日后的使用中重新劃分防火分區(qū)而導(dǎo)致噴頭作用面積不足,出現(xiàn)噴水盲點(diǎn)；在施工過程中油漆、涂料等附著在噴頭熱敏元件上,延遲噴頭響應(yīng)時(shí)間；噴淋體統(tǒng)管網(wǎng)缺少減壓裝置,導(dǎo)致管道壓力過大,管道破裂漏水留下水漬；屋頂水箱直接連接到噴淋系統(tǒng)管網(wǎng)而沒有經(jīng)過報(bào)警閥等。種種問題影響到自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)控火、滅火的可靠性和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,其中最為嚴(yán)重的就是噴頭作用面積不足而存在的噴水盲點(diǎn)。因此探索測(cè)試自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)性能的方法,找出噴頭保護(hù)不到的區(qū)域就顯得尤為重要。
三、測(cè)試自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)性能的方法：
理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,測(cè)試噴頭的保護(hù)面積,消除噴頭保護(hù)區(qū)域的盲點(diǎn),提高自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的可靠性在實(shí)際應(yīng)用上具有很大的意義。
國(guó)內(nèi)外針對(duì)噴頭噴水強(qiáng)度在空間上的分布已有過專門的研究。例如中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室做過的噴淋液滴運(yùn)動(dòng)軌跡及有效控制半徑的理論模型研究。研究通過對(duì)單個(gè)液滴水平和豎直方向上的速度建立數(shù)學(xué)模型,分析得出初始噴射角、初始速度和粒徑是決定噴頭保護(hù)面積的決定性因素。美國(guó)伊利諾州西北大學(xué)應(yīng)用粒子成像測(cè)速法(PIV)測(cè)量噴頭附近液滴運(yùn)行速度,得到幾個(gè)典型噴頭在不同角度和不同方位情況下的速度分布。相比較已經(jīng)得出的偏于理論的研究成果,如果可以建立一套簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置直觀的反映出單個(gè)噴頭噴水液滴在空間的強(qiáng)度分布情況,并以此裝置為基礎(chǔ)得出整個(gè)噴淋系統(tǒng)噴水強(qiáng)度分布情況,就可以確定自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的噴水性能,找到噴頭作用面積保護(hù)不到的地方。這對(duì)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的發(fā)展有著十分重要的作用。
建立一套實(shí)驗(yàn)裝置,以測(cè)定噴頭噴水量在作用面積上的噴水強(qiáng)度與噴頭出流量、出流壓力、作用高度和噴水半徑關(guān)系來更好的確定自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的噴頭布置為實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｒ粤髁孔鳛橹饕兞?因流量分布直接影響到自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的控火、滅火效果。以單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)噴頭為主要研究對(duì)象,從單個(gè)噴頭得到的結(jié)論拓展研究?jī)蓚�(gè)、多個(gè)噴頭共同作用下的噴水強(qiáng)度分布情況,以期結(jié)合計(jì)算機(jī)分析應(yīng)用于工程甚至在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),測(cè)試任意自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)是否可以達(dá)到滅火要求。
實(shí)驗(yàn)通過水泵將水提升至實(shí)驗(yàn)室屋頂水箱,之后自流供水經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥、蝶閥、壓力表和流量計(jì)至固定在支架上的標(biāo)準(zhǔn)噴頭。通過噴頭前設(shè)置的閥門控制噴頭出流水量、水壓,通過流量計(jì)、壓力表測(cè)出水量、水壓。另外,通過改變支架活動(dòng)橫桿的位置來調(diào)節(jié)噴頭距離地面高度。這樣就可以做到在確定水量、水壓、高度三個(gè)變量中任意兩個(gè)變量的情況下,噴水強(qiáng)度和單一變量之間的關(guān)系。在噴頭噴水覆蓋面積內(nèi)放置一定數(shù)量的燒杯(配量筒),噴水強(qiáng)度的測(cè)試由在噴頭作用面積內(nèi)安裝的固定燒杯(配量筒)直觀得出結(jié)果。在作用面積上設(shè)置積水坑,收集噴灑下來的水,通過水泵再次提升至屋頂水箱實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)使用。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上描出噴水強(qiáng)度與水量、水壓、高度等變量的曲線,從而利用高等數(shù)學(xué)的知識(shí)分析數(shù)據(jù)得到噴水強(qiáng)度與變量的方程。實(shí)驗(yàn)中主要調(diào)節(jié)的變量為,噴頭出水流量Q、噴頭出水壓力P和噴頭距地面作用高度H。采用單變量法,改變?nèi)我蛔兞繑?shù)值,固定其他變量,分別測(cè)量噴頭保護(hù)面積的半徑R及保護(hù)面積內(nèi)各點(diǎn)噴水強(qiáng)度qr具體步驟如下。
(1)固定噴頭出水流量Q和噴頭出水壓力P,移動(dòng)固定噴頭的支架橫桿調(diào)節(jié)噴頭作用高度H,讀取壓力表和流量計(jì)讀數(shù),測(cè)量噴頭作用高度與噴頭保護(hù)面積半徑R及保護(hù)面積內(nèi)各點(diǎn)噴水強(qiáng)度qr。
(2)固定噴頭作用高度H和噴頭出水流量Q,調(diào)節(jié)蝶閥改變噴頭出水壓力P,讀取壓力表和流量計(jì)讀數(shù),測(cè)量噴頭作用高度與噴頭保護(hù)面積半徑R及保護(hù)面積內(nèi)各點(diǎn)噴水強(qiáng)度qr。
(3)固定噴頭作用高度H和噴頭出水壓力P,調(diào)節(jié)蝶閥改變噴頭出水流量Q,讀取壓力表和流量計(jì)讀數(shù),測(cè)量噴頭作用高度與噴頭保護(hù)面積半徑R及保護(hù)面積內(nèi)各點(diǎn)噴水強(qiáng)度qr。
具體實(shí)驗(yàn)裝置如圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置
通過對(duì)單一標(biāo)準(zhǔn)噴頭的實(shí)驗(yàn),得到噴水強(qiáng)度與噴水水量、噴水水壓和噴頭作用高度的關(guān)系,應(yīng)用數(shù)學(xué)模型算出噴頭的保護(hù)面積,從而得到影響自動(dòng)噴淋系統(tǒng)保護(hù)面積的因素。以本實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),找出多個(gè)噴頭共同作用下影響噴頭噴水強(qiáng)度的因素,測(cè)試自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的性能,在今后的自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的發(fā)展中無疑有著十分廣闊的空間。
四、教學(xué)設(shè)備的推薦與介紹：

MY-54A 噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備

一、自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置,智能樓宇實(shí)訓(xùn)室設(shè)備,自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備產(chǎn)品概述：
本裝置主要依據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),該系統(tǒng)具有噴水滅火系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)，能夠完成火災(zāi)探測(cè)，火災(zāi)報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)滅火等演示性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，同時(shí)還能清楚的展示噴淋滅火系統(tǒng)的典型設(shè)備構(gòu)成和系統(tǒng)工作原理，通過該裝置的操作學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對(duì)樓宇中噴水滅火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有一個(gè)全面的了解，掌握建筑物內(nèi)部主要滅火設(shè)備的應(yīng)用，熟悉樓宇中濕式報(bào)警閥、水流指示器、壓力開關(guān)等滅火設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理，熟悉滅火系統(tǒng)的控制原理和工作過程。它適用于學(xué)習(xí)《建筑滅火系統(tǒng)》、《樓宇給排水系統(tǒng)》、《樓宇消防控制系統(tǒng)》等專業(yè)課的中職業(yè)院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)。
二、自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置,智能樓宇實(shí)訓(xùn)室設(shè)備,自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備產(chǎn)品特點(diǎn)：
1.具有試驗(yàn)性噴淋啟動(dòng)功能，當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可手動(dòng)啟動(dòng)噴淋泵
2.本身自帶控制器，可實(shí)現(xiàn)本地控制，也可實(shí)現(xiàn)消防報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制
3.模型框架和水箱等主要部件全部使用不銹鋼器件，保證不生銹、不易老化
4.噴淋泵和氣壓罐等關(guān)鍵設(shè)備分別采用德國(guó)和瑞士進(jìn)口設(shè)備，穩(wěn)定型強(qiáng)
5.濕式報(bào)警閥、水流指示器、壓力開關(guān)等設(shè)備全部通過國(guó)家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證
三、自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置,智能樓宇實(shí)訓(xùn)室設(shè)備,自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備技術(shù)參數(shù)：
1.輸入電源：三相四線～380V±10%  50Hz
2.環(huán)境溫度：+4℃～+45℃
3.裝置容量：＜4kVA
4.外形尺寸：2170mm×720mm×1808mm
5.安全保護(hù)：具有漏電自動(dòng)保護(hù)裝置
四、自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置,智能樓宇實(shí)訓(xùn)室設(shè)備,自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備認(rèn)識(shí)
2.噴淋滅火系統(tǒng)仿真軟件安裝與使用
3.噴淋滅火系統(tǒng)伺應(yīng)狀態(tài)操作
4.噴淋滅火系統(tǒng)調(diào)試
5.火災(zāi)探測(cè)與火災(zāi)報(bào)警
6.噴淋滅火操作
7.噴淋滅火監(jiān)控軟件安裝與使用
8.噴淋系統(tǒng)系統(tǒng)綜合操作訓(xùn)練
9.噴淋滅火系統(tǒng)與消防報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)（選做）
五、自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置,智能樓宇實(shí)訓(xùn)室設(shè)備,自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備基本配置及參數(shù)
1.噴淋滅火系統(tǒng)配置
2.模型框架和水箱等主要部件全部使用不銹鋼器件，保證不生銹、不易老化，模擬兩層大樓噴淋滅火系統(tǒng)；模型系統(tǒng)主要由噴淋水泵、氣壓罐、濕式報(bào)警閥、水力警鈴、延時(shí)器、壓力開關(guān)、水流指示器、封閉式噴頭、試驗(yàn)閥、火災(zāi)探測(cè)器、火災(zāi)報(bào)警器等典型噴水滅火設(shè)備構(gòu)成，能生動(dòng)模擬大樓內(nèi)水滅火系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。
3.噴淋水泵：數(shù)量1臺(tái)功率 750W    揚(yáng)程：30米流量:8立方米/小時(shí)
4.高位水泵模擬氣壓罐：數(shù)量1臺(tái)容積50升，功率 750W揚(yáng)程：30米，0.3MP
5.濕式報(bào)警閥：數(shù)量1臺(tái)口徑：Ф100mm額定工作壓力1.2MPa
6.玻璃球噴頭：數(shù)量6個(gè)68℃溫級(jí)
7.水流指示器：數(shù)量2個(gè)靈敏度15L-37.5L/min
8.感煙探測(cè)器：1個(gè)，總線編碼型，報(bào)警電流小2MA普通煙霧體濃渡等級(jí)
9.感溫探測(cè)器：1個(gè)總線編碼型，報(bào)警電流小2MA、68℃溫級(jí)
10.電源控制屏：提供交流電源：?jiǎn)蜗嘟涣麟?20V 50Hz，帶有過流保護(hù)
11.火災(zāi)報(bào)警控制器(聯(lián)動(dòng)型)
（1）采用192×64點(diǎn)陣液晶顯示，可同屏顯示4行12列漢字信息
（2）可以現(xiàn)場(chǎng)編輯總線設(shè)備的區(qū)、層、狀態(tài)、類型、安裝位置等信息
（3）256條事件記錄，記錄控制器運(yùn)行中的各種事件，可隨時(shí)查閱
（4）可以現(xiàn)場(chǎng)編輯聯(lián)動(dòng)公式
（5）2個(gè)總線回路，可連接254個(gè)現(xiàn)場(chǎng)器件
（6）1個(gè) RS485 通訊口，用于同火災(zāi)顯示盤、設(shè)備操作盤、滅火控制盤進(jìn)行通訊，可接16臺(tái)火災(zāi)顯示盤；2臺(tái)設(shè)備操作盤；4臺(tái)（8區(qū)）滅火控制盤
（7）探測(cè)器
配備可燃?xì)怏w探測(cè)器、智能光電感煙探測(cè)器和差定溫火災(zāi)探測(cè)器等三種探測(cè)器。
（8）輸入模塊、控制模塊輸入模塊
主要用于壓力開關(guān)等信號(hào)檢測(cè)，控制模塊主要用于控制排煙閥、送風(fēng)閥、卷簾門等設(shè)備。
12.聯(lián)動(dòng)盤現(xiàn)場(chǎng)接口
（1）三線控制，接線部分簡(jiǎn)潔方便，輕松實(shí)現(xiàn)啟�；卮鸸δ�；
（2）兩種輸出控制方式可供選擇，電平輸出和脈沖輸出。
13.手動(dòng)報(bào)警按鈕
火災(zāi)發(fā)生時(shí)，按下有機(jī)玻璃片，按鈕的火警燈點(diǎn)亮，同時(shí)向控制器發(fā)出火警信號(hào)。
14.消防栓按鈕
火災(zāi)時(shí)按下壓片控制器報(bào)警，點(diǎn)亮火警指示燈(紅)，同時(shí)輸出一組外控空接點(diǎn)，啟動(dòng)消防泵時(shí)，接入啟泵回答信號(hào)，啟泵指示燈點(diǎn)亮(綠色)，復(fù)位時(shí)，滑下滑動(dòng)蓋，按下復(fù)位按鈕。
15.聲光報(bào)警器、警鈴
現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)接到控制信號(hào)后，發(fā)出強(qiáng)烈的聲音警報(bào)信號(hào)，以達(dá)到提醒現(xiàn)場(chǎng)人員注意的目的。
五、本實(shí)驗(yàn)對(duì)于自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的發(fā)展前景
自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)因其可靠的性能在當(dāng)今得到廣泛的應(yīng)用。然而,由于設(shè)計(jì)施工和運(yùn)行維護(hù)中存在的問題卻使自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的性能不能得到最為有效地發(fā)揮。以單一標(biāo)準(zhǔn)噴頭的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),拓展到由多個(gè)噴頭互相作用組成的自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng),找到噴水強(qiáng)度的分布規(guī)律和影響噴頭噴水強(qiáng)度的因素,就可以確定噴淋系統(tǒng)中的噴水強(qiáng)度保護(hù)的最大面積是否達(dá)到建筑的防火要求。
以此種理論模型為依托,可以設(shè)計(jì)一種儀器應(yīng)用于工程。便攜的儀器作為客戶端可以輸入噴頭的水量水壓以及作用高度這些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)客戶端傳輸?shù)戒浫肓藝婎^保護(hù)面積與變量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)終端上進(jìn)行分析。分析得到噴頭作用面積返回至客戶端,由客戶端判斷自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的噴頭布置是否達(dá)到建筑的防火要求。這樣可以避免因設(shè)計(jì)或者施工中存在的問題而影響到自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的可靠性,并對(duì)其經(jīng)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)�？傊�,自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)有著很大的發(fā)展空間需要我們來不斷地探索和發(fā)掘。

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